Modelagem e controle ótimo por lógica fuzzy de processos de produção de biomateriais

Resumo

Este projeto de pesquisa tem por objetivo realizar a modelagem dinâmica fuzzy e projetar estratégias avançadas de controle ótimo (otimização dinâmica), baseadas em tais modelos, para processos de produção de biomateriais. Três sistemas de polimerização serão utilizados como casos de estudo para aplicação dos desenvolvimentos concernentes: o processo de produção do Polimetilmetacrilato (PMMA) (Processo FAPESP 2009/09092-0), o processo de síntese do Poli-Ácido Láctico (PLA) (Processo FAPESP 2010/00046-2) e o processo de produção de Nylon 6 e nanocompósitos de Nylon 6 (Processo FAPESP 2009/11627-9). Cada um dos meios reacionais apresenta características altamente complexas, dificultando o desenvolvimento, com sucesso, de controladores clássicos. Todas as reações serão processadas em uma unidade experimental disponível no Laboratório de Otimização, Projeto e Controle Avançado (LOPCA), na Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP), local onde será realizado o projeto. Os polímeros gerados devem possuir um conjunto de características específicas pré-determinadas, necessárias para a posterior fabricação de biomateriais com as propriedades de uso final desejadas. O comportamento de cada processo, fundamentado nos respectivos modelos fenomenológicos que serão delineados e validados experimentalmente, será previamente simulado por computação para desenvolvimentos teóricos. Após formuladas as metodologias de controle ótimo propostas, estas serão implementadas a nível laboratorial através do interfaceamento entre os códigos computacionais gerados e um sistema de controle e aquisição de dados em tempo real a ser acoplado na planta piloto. Por fim, os desempenhos de tais técnicas serão comparados entre si, e com um controlador preditivo convencional altamente difundido na indústria; adicionalmente, o potencial dos polímeros obtidos será avaliado, via Prototipagem Rápida, para a fabricação dos biomateriais almejados.Esta investigação está vinculada ao Projeto Temático (Processo FAPESP 2008/57860-3) do Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia em Biofabricação (BIOFABRIS), o qual é destinado ao desenvolvimento de metodologias para a fabricação de estruturas bioativas, visando melhorar a qualidade de vida do ser humano. O Instituto conta com um grupo de pesquisadores altamente qualificados em áreas inter-relacionadas as aqui tratadas, fazendo com que este projeto se encontre muito bem amparado em termos de compartilhamento de informações e conhecimento, além de infra-estrutura, já que todos os recursos necessários se encontram a disposição.